用于二次電池的連接元件和包括該連接元件的二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種二次電池技術(shù)，并且更加特別地，涉及一種用于提高二次電池的安全性的用于二次電池的連接元件以及一種包括該連接元件的二次電池。
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年5月20日在韓國提交的韓國專利申請(qǐng)N0.10-2013-0056540的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用被合并于此。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著諸如攝像機(jī)、移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)等的便攜式電動(dòng)產(chǎn)品的日益增長(zhǎng)的使用，被主要用作它們的能源的二次電池的重要性日益增加。
[0004]與一次性使用的原電池相反，二次電池是可再充電的并且在例如數(shù)碼相機(jī)、蜂窩電話、膝上型計(jì)算機(jī)、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力車輛、大容量蓄能系統(tǒng)等的高技術(shù)領(lǐng)域中進(jìn)行非常積極地研宄。
[0005]特別地，當(dāng)與諸如鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池以及鎳鋅電池的其它傳統(tǒng)的二次電池相比較時(shí)，鋰二次電池具有每單位重量的高能量密度，并且允許快速充電，并且因此，其使用處于上升趨勢(shì)。
[0006]鋰二次電池具有高于或者等于3.6V的工作電壓并用作便攜式電子設(shè)備或者諸如電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、蓄能系統(tǒng)以及通過串聯(lián)地或者并聯(lián)地連接多個(gè)電池的不間斷電源(UPS)的高輸出裝置的電源。
[0007]鋰二次電池具有高出鎳鎘電池或鎳氫電池的工作電壓三倍的工作電壓和每單位重量的能量密度的優(yōu)異特性，并且因此，被越來越多地使用。
[0008]基于電解質(zhì)的類型，鋰二次電池可以分成使用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池和使用固態(tài)聚合物電解質(zhì)的鋰離子聚合物電池。而且，基于固態(tài)聚合物電解質(zhì)的類型，鋰離子聚合物電池可以劃分成不含有電解液的全固態(tài)鋰離子聚合物電池和使用含有電解液的凝膠式聚合物電解質(zhì)的鋰離子聚合物電池。
[0009]使用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池通常使用呈圓柱形或棱柱形形狀的金屬罐，該金屬罐被用于通過焊接而氣密地密封的容器。使用該金屬罐作為容器的罐狀二次電池具有固定的形狀，這具有對(duì)使用該罐狀二次電池作為電源的電動(dòng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和其體積減少的限制。因此，已開發(fā)和使用了通過將電極組件和電解質(zhì)放入到由膜制成的袋狀殼體中并然后形成密封而制造的袋狀二次電池。
[0010]然而，鋰二次電池當(dāng)過熱時(shí)具有爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，因此，確保安全性是主要任務(wù)之一。鋰二次電池的過熱由于各種因素而發(fā)生，并且這些因素中的一個(gè)是超過極限的過電流流過鋰二次電池。當(dāng)過電流流動(dòng)時(shí)，鋰二次電池通過焦耳熱產(chǎn)生熱，并且電池內(nèi)部的溫度上升。而且，迅速的溫度升高引起電解質(zhì)溶液的分解反應(yīng)并導(dǎo)致熱失控(thermal runaway)，并且最后，導(dǎo)致電池爆炸。由于尖鋒的金屬物體刺穿鋰二次電池或者介于陰極和陽極之間的隔離器的收縮引起的陰極和陽極之間的絕緣擊穿，或者由于外部充電電路或者被連接的負(fù)載的異常情況，當(dāng)沖擊電流(rush current)被施加到電池時(shí)，過電流發(fā)生。
[0011]因此，為了保護(hù)鋰二次電池免于諸如發(fā)生過電流的異常情形，結(jié)合保護(hù)電路使用電池，并且作為保護(hù)電路，通常使用熔斷裝置，在過電流的情形中，該熔斷裝置不可逆地?cái)嚅_充電或者放電電流流過的線路。
[0012]圖1是圖示在被連接到鋰二次電池的保護(hù)電路的構(gòu)造中的熔斷裝置的布局和工作機(jī)制的電路圖。
[0013]如在附圖中所示，保護(hù)電路包括:熔斷裝置1，當(dāng)過電流發(fā)生時(shí)該熔斷裝置I保護(hù)二次電池；感測(cè)電阻2，該感測(cè)電阻2感測(cè)過電流；微處理器3，該微處理器3監(jiān)控過電流的發(fā)生并且當(dāng)過電流發(fā)生時(shí)操作熔斷裝置I ;以及開關(guān)4，該開關(guān)4執(zhí)行切換操作以將操作電流流入到熔斷裝置I中。
[0014]熔斷裝置I被安裝在被連接到電池組B的最外端子的主線上。該主線表示電線，充電電流或放電電流流過該電線。在附圖中，將熔斷裝置I圖示為被安裝在高電位線(Pack+)上。
[0015]熔斷裝置I是三端子元件，其中兩個(gè)端子被連接到充電或放電電流流過的主線，并且剩下的一個(gè)端子被連接到開關(guān)4。而且，在內(nèi)部上，該熔斷裝置I包括:保險(xiǎn)絲la，該保險(xiǎn)絲Ia被直接連接到主線并且在特定的溫度下被熔化以斷開；和電阻器lb，該電阻器Ib將熱施加到保險(xiǎn)絲la。
[0016]微控制器3通過定期地檢測(cè)跨越感測(cè)電阻器2的兩端的電壓來監(jiān)控過電流是否發(fā)生，并且當(dāng)檢測(cè)到過電流的發(fā)生時(shí)，接通開關(guān)4。然后，流過主線的電流被旁通以朝向熔斷裝置I流動(dòng)并且被施加到電阻器lb。因此，從電阻器Ib產(chǎn)生的焦耳熱被傳遞到保險(xiǎn)絲Ia并且保險(xiǎn)絲Ia的溫度增加，并且當(dāng)保險(xiǎn)絲Ia的溫度達(dá)到斷開的熔化溫度時(shí)，保險(xiǎn)絲Ia被熔斷，因此，主線被不可逆地?cái)嚅_。當(dāng)主線被斷開時(shí)，過電流不再流動(dòng)并且由過電流引起的問題可以被解決。
[0017]然而，上述現(xiàn)有技術(shù)具有多個(gè)問題。即，當(dāng)在微處理器3中發(fā)生失效時(shí)，即使在過電流發(fā)生的情形下開關(guān)4也不被接通。在該的情況下，過電流沒有流入到熔斷裝置I的電阻器Ib中并且熔斷裝置I沒有操作。而且，需要用于在保護(hù)電路內(nèi)設(shè)置熔斷裝置I的單獨(dú)空間，用于控制熔斷裝置I的操作的程序算法應(yīng)加載在微控制器3中。因此，存在保護(hù)電路的空間效率被降低并且微處理器3的負(fù)載增加的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]技術(shù)問題
[0019]設(shè)計(jì)本公開以解決上述問題，并且因此，本公開旨在提供一種用于二次電池的新型連接元件以及一種包括該新型連接元件的二次電池，其中，與保護(hù)電路的主動(dòng)型過電流切斷功能不同，需要該新型連接元件來實(shí)現(xiàn)二次電池本身中的被動(dòng)型過電流切斷功能。
[0020]然而，本公開的目的不限于上述目的，并且從下面的描述中對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說本公開的其它目的將會(huì)變得顯而易見。
[0021]技術(shù)解決方案
[0022]在尋求提高鋰二次電池的安全性的解決方案時(shí)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將低熔點(diǎn)的焊接材料層嵌入到匯流條，即，一種被應(yīng)用于電池模塊的連接元件中，并且在該焊接材料層上形成具有絕緣性質(zhì)的陶瓷涂層時(shí)，在沒有任何副作用的情況下，可以解決由過電流引起的安全性問題。
[0023]而且，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，具有新結(jié)構(gòu)的這樣的元件可以被用作通用元件，該通用元件不僅可以替換匯流條而且替換被布置在二次電池的電流流動(dòng)路徑上的各種元件，即，連接元件，并且完成本發(fā)明。
[0024]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本公開的用于二次電池的連接元件包括:金屬板，該金屬板具有凹進(jìn)溝槽；焊接圖案，該焊接圖案具有比金屬板低的熔點(diǎn)并且被形成在凹進(jìn)溝槽內(nèi)；以及絕緣層，該絕緣層被形成在金屬板的兩個(gè)表面中的至少一個(gè)表面上，并且覆蓋形成焊接圖案的區(qū)域。
[0025]凹進(jìn)溝槽可以沿著金屬板的橫向方向形成。
[0026]焊接圖案可以由包含錫(Sn)和銅(Cu)而不含鉛(Pb)的無鉛焊接材料制成。
[0027]錫的含量可以處于65.0wt %至99.9wt %的范圍中，并且銅的含量可以處于0.0 Iwt %至35.0wt %的范圍中。
[0028]焊接圖案可以是由進(jìn)一步包括選自如下組的至少一種另外的金屬的焊接材料制成，該組由鎳(Ni)、鋅(Zn)以及銀(Ag)組成。
[0029]另外的金屬的含量可以是處于0.0^^%至20.0wt%的范圍中。
[0030]焊接圖案可以是由具有從100°C至250°C的熔點(diǎn)的焊接材料制成。
[0031]絕緣層可以被形成在凹進(jìn)溝槽內(nèi)。
[0032]金屬板的表面和絕緣層的表面可以形成相同的平面。
[0033]絕緣層可以被形成在凹進(jìn)溝槽的外部。
[0034]金屬板的表面和焊接圖案的表面可以形成相同的平面。
[0035]絕緣層可以同時(shí)覆蓋金屬板的表面和焊接圖案的表面。
[0036]絕緣層可以是由選自如下組的至少一種材料制成，該組由包括陶瓷和增強(qiáng)樹脂的絕緣材料組成。
[0037]同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本公開的電池模塊包括:至少一個(gè)電池單體；模塊殼體，該模塊殼體容納電池單體；外部端子，該外部端子被突出地設(shè)置于模塊殼體的外部；以及匯流條，該匯流條連接電池單體和外部端子，并且用于二次電池的連接元件被應(yīng)用為被安裝于在電池模塊中流動(dòng)的電流的路徑上的連接元件。
[0038]用于二次電池的連接元件可以應(yīng)用為匯流條。
[0039]電池模塊可以進(jìn)一步包括引線端子，該引線端子被連接到外部端子，并且在該情況下用于二次電池的連接元件可以應(yīng)用為引線端子。
[0040]而且，借助于根